[发明专利]固态锂电池及其制备方法

说明书

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种固态锂电池，包括：正极、负极和固态电解质，其中，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括粒径为100纳米～1微米的过渡金属氧化物。本发明固态锂电池中正极活性材料采用粒径为100纳米～1微米的过渡金属氧化物，具有较高的可逆比容量和较高的电位平台，可逆比容量大于674mAh/g，比能量大于1014Wh/kg，并且与不同类型的固态电解质均能匹配稳定循环。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种固态锂电池及其制备方法。

背景技术

当前化学电池体系中，锂电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件。传统的锂离子电池使用的是电解质一般为有机液体电解质，尽管液体电解质能够提供较高的离子电导率以及良好的界面接触，但是有机液体电解质存在锂离子迁移数低、易泄漏、易挥发、易燃、安全性差等问题阻碍了锂电池的进一步发展。鉴于对更高能量密度和更高安全性的追求，锂离子电池逐渐进入了由传统液态电池过渡到固态电池的发展趋势。固态电池相对于传统锂电池的液态电解液而言的，电解质为导电率很高的固态物质，具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜、优异的界面接触等优势，同时也能很好地抑制锂枝晶的问题，目前受到了广泛的关注。

目前，固态电池正极材料的选择也是影响固态锂电池性能的重要因素。传统固态电池正极材料采用钴酸锂(LCO)，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂(LFP)，镍钴锰酸锂(NCM)等，此类正极材料虽有较高的电位(3.2V)，但普遍比容量较低(通常200mAh/g)，从而导致固态电池的比能量较低(500～900Wh/kg)。另外，传统正极材料还易存在与固态电解质匹配性差的问题，如：除磷酸铁锂LFP外的传统正极材料与所有的硫代磷酸盐电解质都发生强烈反应。另石榴石型氧化物电解质(如锂镧锆氧固态电解质LLZO)在充电过程中易与半锂化正极锰酸锂(NCM)和钴酸锂(LCO)和反应，进而导致整体循环性能差。因此，传统正极材料较低的比能量和与固态电解质较差的匹配稳定性成为限制现有固态电池体系发展的重要阻碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态锂电池，旨在解决现有固态锂电池正极材料比能量低，且与固态电解质匹配性差，界面不相容等技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种固态锂电池的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种固态锂电池，包括：正极、负极和固态电解质，其中，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括粒径为100纳米～1微米的过渡金属氧化物。

优选地，所述过渡金属氧化物选自：氧化铁、氧化亚铁、氧化钴、氧化锰、氧化镍、氧化铜、氧化钒、氧化铬中的至少一种。

优选地，所述固态电解质选自：有机固态电解质、无机固态电解质、有机无机复合固态电解质中至少一种。

优选地，所述固态电解质选自：锂镧锆氧固态电解质、锂镧锆钽氧固态电解质、锂铝锗磷固态电解质、聚氧化乙烯固态电解质、聚碳酸酯基固态电解质、聚硅氧烷基固态电解质、聚氧化乙烯与锂镧锆钽氧的复合固态电解质、硫化物固态电解质中的至少一种。

优选地，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质选自：金属锂和/或锂合金。

优选地，所述锂合金选自：Li_xSi、Li_xAl、Li_xPb中的至少一种。

优选地，所述正极还包括正极导电剂和正极粘结剂，所述正极活性物质与所述正极导电剂和所述正极粘结剂的质量比为(65～80):(15～25):(5～15)。